In vitro: сучасний метод розмноження рослин на практиці

 In vitro: сучасний метод розмноження рослин на практиці

Частина I: Розмноження лохини in vitro, загальна інформація та практичний досвід Тадеуша Кусібаба та компанії Plantin.

Культури рослин in vitro в сільськогосподарській практиці існують майже сто років. Уперше ще в 1921 році Льюїс Кнудсон застосував цю техніку для висіву насіння орхідей у стерильних умовах. З того часу і донині техніка розмноження in vitro застосовується для розмноження багатьох тисяч видів і сортів рослин.

Сьогодні часто використовується також поняття «мікророзмноження» – для опису культур органів, тканин або рослинних клітин, які проводяться в штучних середовищах у контрольованих стерильних умовах і спеціальному посуді (in vitro – латинським «у склі») для їхнього вегетативного розмноження. Проте поняття «культура in vitro» набагато ширше, ніж «мікророзмноження», і вживається для всього комплексу маніпуляцій з живими організмами, зокрема з їхніми органами, тканинами та клітинами, які проводяться в стерильних умовах на штучних середовищах.

Виділення культур у стерильних (асептичних) умовах (на стерильних середовищах та в стерильному посуді) цілковито необхідне для видалення будь-яких сторонніх організмів (бактерій, грибків, водоростей, інших організмів) із середовища, в якому воно здійснюється.

Органи, тканини або клітини ростуть на середовищах, що містять компоненти, необхідні для розвитку культивованої рослини (або її частини), але також сприяють розвитку небажаних мікроорганізмів. Під час ініціації та стабілізації культур in vitro органи рослин зменшуються, пагони не встигають здерев’яніти, посилюються темпи росту. Процеси закладення та розвитку органів у культурах in vitro контролюються складом середовища – вмістом мінералів, цукрів, видом регуляторів росту (та іншими складниками), а також такими фізичними умовами, як температура, фотоперіод, тривалість культур у часі, особливості світла, що використовується для їх досвічування, тощо. Культури in vitro проводяться як для наукових досліджень, так і для комерційних цілей.

Сьогодні, коли потрібно швидко реагувати на потреби ринку, важко уявити сучасне сільське господарство без мікророзмноження. З практичних міркувань воно складається з техніки розмноження in vitro, що має практичне застосовування. Це, власне, вегетативне розмноження, в результаті якого ми отримуємо точні копії (meryklony) материнської рослини.

Ви можете практично використовувати конкретні характеристики рослини, яка є першою і часто єдиною особиною з бажаними властивостями. Такий зразок з унікальними функціональними ознаками – це зазвичай перший зразок нового сорту, і його швидке вегетативне розмноження сприяє виконанню завдань замовника. З органу рослини, тканини або однієї клітини (totipotencja) можемо отримати повністю незалежну рослину, здатну жити в умовах нестерильного середовища – в теплиці або відкритому ґрунті (in vivo).

У садівничій практиці в результаті багаторічного розмноження рослин традиційними методами неодноразово відбувається зараження патогенами цілих популяцій культурних сортів. Наявність збудників хвороб у рослинах, що розмножуються традиційними методами, часто змушує виробників припинити їх вирощування. Мікророзмноження (поширення in vitro) з одночасним лікуванням у стерильному середовищі звільнили популяції цитрусових, картоплі та багатьох інших важливих для людства культур від патогенів (вірусів, бактерій, фітоплазми чи грибів). Можна повністю контролювати стан здоров’я рослини (материнського екземпляра), призначеної для розмноження. Перед отриманням матеріалу для мікророзмноження (тобто ініціації культур in vitro) проводиться комплекс досліджень на зараженість шкідливими організмами. Він потрібен для підтвердження, що материнська рослина, призначена для розмноження, не містить відомих збудників.

Важливий аспект полягає в тому, що матеріал, отриманий in vitro, не містить тих збудників, які не трапляються в материнських рослинах.

Певна частина відібраних зразків з маточних рослин зберігається в спеціальних умовах, що запобігають ураженню шкідливими організмами, або в інших типах «генобанків» (банки органів, тканин або клітин in vitro). Вони тривалий час зберігаються на спеціальних середовищах або навіть заморожуються до низьких температур за допомогою методів кріоконсервації. Якщо економічно важливий сорт масово розмножується in vitro, то не потрібно підтри-мувати дорогі материнські плантації, з яких отримують розмножувальний матеріал.

Під час вегетативного розмноження традиційними методами використовують живці для вкорінення, вертикальні відводки або вічка для щеплення. Фітосанітарний контроль материнських плантацій набагато дорожчий і технічно складніший порівняно з невеликою кількістю материнських рослин, призначених для закладання культур in vitro.

Короткий цикл розмноження in vitro (у лохини 4-6 тижнів) і висока швидкість цього процесу дозволяє в стислий час перейти до продуктивного вирощування сортів рослин з кращими ознаками – більш стійких до хвороб, високоврожайних, з плодами якіснішого хімічного складу або цілком нових сортів. Теоретична «результативність» мікророзмноження може досягати кількох мільйонів екземплярів, отриманих упродовж року від одного експлантату (фрагмент рослини, що зароджує культуру in vitro), але на практиці його обсяги найчастіше визначаються саме потребами ринку.

Мікророзмноження дозволяє розповсюджувати сорти, види чи різновиди рослин, що доступні лише в обмеженій кількості через труднощі в розмноженні традиційними методами, наприклад орхідеї, лохини, кальмії, рододендрона, пальми.

Методи масового мікророзмноження (наприклад за допомогою ембріогенезу) дозволяють швидко запроваджувати у виробництво найкращі сорти рослин з найвищим економічним потенціалом. Рослини, які розмножуються in vitro, часто є вихідним матеріалом для створення традиційних селекційних ділянок (батату або солодкої картоплі, цукрової тростини, кави, суниці, малини, картоплі тощо) або призначені безпосередньо для виробничих плантацій (фінікові пальми, лохина, малина, рослини банана, вегетаційні підщепи у садівництві тощо).

Коли в 1984 році ми придбали перший матеріал in vitro лохини, вона була маловідомою культурою північноамериканського походження, що мала прихильників як малопоширена, а не як ягідна рослина з «великим майбутнім». Ми купили стерильні культури чотирьох американських сортів в Інституті садівництва у Скернєвіцах. У Польщі на той час мало хто з садівників знав про її величезне значення за кордоном, особливо в США. Саджанці, розмножені нашою тодішньою компанією – «Садівничим господарством Тадеуш Кусібаб», не отримали в перші кілька років особливої зацікавленості розсадників і виробників. Крім того, розмноження in vitro викликало у виробників недовіру щодо показників урожайності, морозостійкості та довговічності матеріалу, розробленого за цим способом.

Перші роки були досить непростими. Лише з плином часу цікавість до лохини зросла. Її відданими та неоціненними прихильниками і популяризаторами були польські вчені – док. К. Плішка(†) та док. К. Смоларц.

Наша продукція поступово почала закріплюватися на ринку, і вже в середині дев’яностих її виробництво сягало десятків тисяч саджанців на рік. Це були як цілком сформовані дворічні рослини, що продавались у горщиках для закладення виробничих плантацій, так і матеріал у багатокоміркових касетах чи мультиплатах, призначених для подальшого дорощування у розсадниках. У ті роки більшістю садивного матеріалу, що пропонувалася на польському ринку, були рослини, які розмножувалися напівздерев’янілими та здерев’янілими живцями.

Матеріал розсадників, що розмножувався in vitro, повільно здобував своїх прихильників, і їхня кількість щораз зростала. Його найбільш цінними характеристиками були і залишаються високий рівень здоров’я, чітке відтворення особливостей материнської рослини, сильний ріст і доступність на ринку. В нашій лабораторії вже у 1980 роках ми навчилися створювати культуру лохини in vitro й оптимізувати технологію розмноження.

У розсадниках, де розмножують лохину, живці відбирають із числа материнських рослин або зі здорових (за умов візуальної оцінки) рослин безпосередньо на плантаціях. У 2000 році ми почали співпрацювати з фермою Daar, якою володіли Ганна та Ян Карвовські. Перші материнські рослини, які і сьогодні є в нашому маточнику, походять з плантації Daar. Це сорти Блюкроп, Чандлер, Дарроу, Нельсон, Спартан тощо.

Ми зібрали більше десятка різновидів сортів і розмістили їх у захищеній плівковій теплиці, де вони зберігаються в контрольованих умовах і донині. Разом з іншими сортами та різновидами, набутими з часом, вони стали унікальним джерелом матеріалу для створення початкових культур in vitro. Після співпраці з голландськими розсадниками ми представили сорти з Michigan State University: Гурон, Дрейпер, Ліберті, Аврора. В нашій теплиці зберігаються маточні екземпляри цих сортів, вік яких – понад десять років.

Продукцію як лабораторії, так і нашого розсадника у зв’язку з експортом до голландських замовників регулярно контролюють інспектори NAKT. Також ми розмножуємо «південні» сорти лохини, а загалом у нашій колекції зібрано понад 40 таксонів цієї цінної ягідної культури.

Маточні рослини, які зберігаються в плівкових або скляних теплицях згідно з правовими вимогами, дозволяють проводити:

  • спостереження та підтвердження сортової ідентичності маточників;
  • моніторинг стану здоров’я материнських рослин і підтвердження його за допомогою новітніх методів діагностики (частота перевірок регулюється відповідним нормативним законодавством);
  • ізоляцію материнських рослин від будь-яких шкідників, потенційних вірусних захворювань;
  • ізоляцію від контакту з відкритим ґрунтом: рослини вирощують у горщиках, у штучному субстраті;
  • пошук вихідного матеріалу для закладання культур нових сортів лохини;
  • часте оновлення культур лохини, розмноженої in vitro.

З 2005 року всі материнські рослини щорічно тестуються на 7, а з 2019 року – на 9 вірусів:

  • вірус мозаїки листя лохини – Blueberry leaf mottle virus;
  • вірус лохини високої – Blueberry scorch virus;
  • вірус шоку лохини – Blueberry shock virus;
  • вірус карликовості лохини – Blueberry shoestring virus;
  • вірус розеткової мозаїки листя персика – Peach rosette mosaic virus;
  • вірус кільцевої плямистості тютюну – Tabacco ringspot virus;
  • вірус кільцевої плямистості томатів – Tomato ringspot virus;
  • вірус червоної кільцевої плямистості лохини – Blueberry red ringspot virus (обов’язкове тестування з 2019 року);
  • вірус мозаїки лохини високої – Blueberry mosaic associated virus (обов’язкове тестування з 2019 року).

Материнський і репродуктивний матеріал, яким ми володіємо, не містить вищезгаданих збудників.

Вищезазначені аспекти мікровідтворення лише вказують на найважливіші особливості цього методу, доки ми можемо говорити про метод щодо такої великої групи питань. Окрім технологічних і фітосанітарних міркувань, які спочатку були головною рушійною силою поширення культур in vitro, найбільшу роль у їхньому динамічному розвитку відігравали саме економічні міркування.

Завдяки розмноженню in vitro сільське господарство й особливо садівництво за останні кілька десятиліть досягли немислимих успіхів. У глобальному масштабі їхня важлива, позитивна, але дискретна роль незаперечна. Наш практично сорокарічний досвід культури in vitro повністю підтверджує переваги цього методу відтворення.

У наступній статті я познайомлю вас з технічними аспектами розмноження лохини in vitro, що використовуються на фірмі Plantin.

Переклад з польської мови – Ігор Пащук.

Контакти:

+48 12 643 15 20

Журнал «Ягідник»

0 Reviews

Написати відгук

Останні статті

Залишити коментар

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *